Lab Retrown Human Retinas เปิดเผยกุญแจสู่การมองเห็นสี

ในห้องแล็บที่ Johns Hopkins University ดวงตามนุษย์เล็กน้อยกำลังเติบโตในจาน ในขณะที่การเติบโตของดวงตาเป็นสิ่งมหัศจรรย์ทางเทคนิคในตัวมันเองการสร้างนี้มีจุดประสงค์ผสม ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร วิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์สร้าง organoids เหล่านี้เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมเราสามารถเห็นสีและเรียนรู้วิธีช่วยเหลือผู้คนที่ไม่สามารถทำได้

เมื่อนึกถึงตาพวกเขาน่าจะนึกถึงรูปทรงกระเปาะและเต็มรูปแบบ - เลนส์ม่านตา ร่างกายน้ำเลี้ยง ออร์การอยด์จอประสาทตาเหล่านี้ไม่ใช่อย่างนั้น โดยทางเทคนิคแล้วพวกมันจะเป็นเรติน่าที่เติบโตจากเซลล์ต้นกำเนิดของมนุษย์ซึ่งจะห่อหุ้มเนื้อเยื่อสีขาวที่อยู่ด้านหลังตา

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันพฤหัสบดีที่ Kiara Eldred นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของมหาวิทยาลัย Johns Hopkins และทีมของเธอเปิดเผยว่าทำไมเรตินาเหล่านี้จึงสำคัญ มนุษย์มีเซลล์ตรวจจับสีสามประเภทเซลล์รับแสงรูปทรงกรวยที่รับแสงสีแดงสีเขียวหรือสีน้ำเงิน แต่กลไกที่อยู่เบื้องหลังว่าทำไมจึงไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ ที่นี่ทีมค้นพบว่าเซลล์สีน้ำเงินพัฒนาก่อนจากนั้นจะเป็นเซลล์สีแดงและสีเขียวในภายหลัง การเรียนรู้จังหวะเวลาของการก่อตัวของเซลล์เหล่านี้เป็นการค้นพบที่แปลกใหม่ - และสมเหตุสมผลเมื่อเราและไพรเมตอื่นมีสิ่งที่เรียกว่าการมองเห็นสีแบบไตรโครมาติก

“ ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ฉันคิดว่าคุณต้องมีความหลงใหลในสิ่งที่คุณทำและการเชื่อมต่อกับสิ่งมีชีวิตของคุณ” เอลเดรดบอก ผกผัน. “ ฉันดูแลออร์การอยด์ทุกวันในช่วงแรกและจากนั้นทุกวันเมื่อพวกเขาโตขึ้น ในห้องแล็บผู้เขียนร่วมของฉันและฉันทุกคนพูดถึงพวกเขาว่าเป็นลูกของเราเพราะเราต้องดูแลพวกเขาตลอดเวลา”

“ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่สามารถมองเห็นได้ในสองสเปคตรัมของสี - พวกเขาเห็นสีน้ำเงินและสีเขียวเท่านั้น” เอลเดรดอธิบาย “ เราสามารถเห็นสีฟ้าสีเขียวและสีแดง เนื่องจากการมองเห็นสีเราจึงสามารถรับข้อมูลมากมายเกี่ยวกับโลกรอบตัวเราได้”

เป็นที่คาดการณ์ว่าบิชอพและชิมแปนซีมนุษย์สามารถมองเห็นสีแดงได้เนื่องจากความสามารถในการเปิดใช้ hominins ต้นเพื่อหาผลไม้สุกในพื้นหลังใบสีเขียว ในขณะเดียวกันสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ เช่นสุนัขและแมวจะเห็นสีน้อยลงและอ่อนแอลง

การตระหนักว่ามีบางสิ่งที่กระตุ้นการกำหนดเวลาของการเติบโตของเซลล์สีฟ้าสีแดงและสีเขียวก็ทำให้เกิดความลึกลับเช่นกัน: กลไกอะไรทำให้เกิดการสร้างเซลล์รูปกรวยทั้งสามนี้ ในการคิดออกหลังจากสั่งให้เซลล์ต้นกำเนิดกลายเป็นเนื้อเยื่อจอประสาทตาซึ่งเป็นกระบวนการที่บางครั้งนักวิทยาศาสตร์ก็สร้างเนื้อเยื่อสมองเช่นเดียวกับเนื้อเยื่อจอประสาทตา ยีนที่เกี่ยวข้องในการทำงานของฮอร์โมนไทรอยด์ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของเซลล์และความแตกต่าง

งานก่อนหน้านี้เกี่ยวกับหนูปลาและการมองเห็นไก่บอกว่าเมื่อฮอร์โมนไทรอยด์ทำงานต่ำเซลล์สีน้ำเงินก็โผล่ออกมาและเมื่อเซลล์เม็ดเลือดแดงแดงและเขียวติดตามสิ่งนี้กลายเป็นจริง: การใช้ CRISPR นักวิจัยทำให้ตัวรับฮอร์โมนไทรอยด์ออกมาและสร้างเรติน่าออร์การอยด์ด้วยเซลล์สีฟ้าเท่านั้น เมื่อพวกเขาเพิ่มฮอร์โมนกลับเข้าไปพวกเขาสร้าง organoids ด้วยเซลล์สีแดงและสีเขียวเท่านั้น

สิ่งนี้เกิดขึ้นแม้ว่าต่อมไทรอยด์จะไม่เกี่ยวข้องเลย - สิ่งเดียวที่อยู่ในจานคือจอประสาทตา หลังจากตรวจสอบสิ่งที่ยีนเปิดหรือปิดในช่วงหนึ่งปีของการพัฒนา organoid พวกเขาค้นพบสมมติฐานของพวกเขาถูกต้อง: ยีนที่ลดฮอร์โมนไทรอยด์อยู่ในช่วงต้นเพื่อสร้างเซลล์สีฟ้าและยีนที่เปิดใช้งานฮอร์โมนไทรอยด์อยู่ในภายหลังเพื่อสร้างสีแดง และเซลล์สีเขียว

โดยพื้นฐานแล้วนักวิทยาศาสตร์ทำให้ออร์การอยด์กลายเป็นตาบอดสีในวิธีที่ต่างกัน สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่างานวิจัยนี้อาจเป็นประโยชน์ในการพัฒนาวิธีการรักษาเพื่อช่วยคนตาบอดสีหรือเป็นโรคจอประสาทตาเสื่อมซึ่งเป็นโรคตาที่ทำให้สูญเสียการมองเห็น ปัจจุบันสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ทำเพื่อช่วยในการเสื่อมสภาพของ macular คือการฉีดสเต็มเซลล์เข้าไปในเรติน่าที่มีการเสื่อมสภาพบางชนิด อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพของกระบวนการนี้ไม่สามารถคาดการณ์ได้ เป้าหมายในตอนนี้คือโดยความสามารถในการชี้นำเส้นทางของความแตกต่างของเซลล์รูปกรวยนักวิทยาศาสตร์สามารถเรียนรู้วิธีที่พวกเขาสามารถใช้เซลล์บำบัดได้

“ เราหวังว่าด้วยการวิจัยของเราเราสามารถให้ข้อมูลกับนักวิจัยคนอื่นเกี่ยวกับวิธีการสร้างเซลล์รูปกรวยโดยเฉพาะ” Eldred กล่าว “ ในการทดลองในอนาคตเราอาจใช้เซลล์เหล่านี้ฉีดเซลล์เหล่านี้และเซลล์อื่น ๆ จะกลายเป็นเซลล์รับแสงที่สามารถให้การรักษาแบบปฏิรูปใหม่ได้ ทุกครั้งที่ฉันเห็นสารอินทรีย์ตกค้างในเส้นทางที่ถูกต้องมันก็น่าตื่นเต้นและน่าหลงใหล”